新型混合动力汽车/纯电动汽车锂电池模型

由于锂电池具有较高的功率密度和能量密度,使其在电动汽车中得到了广泛的应用。而精确的锂电池模型对电动汽车动力系统设计和仿真十分重要。对常用锂电池模型进行了对比,建立了新型锂电池模型并通过试验对其参数进行估计和验证。

常用锂电池模型包括电化学模型、统计和概率电池模型、分析电池模型和等效电路模型。其中,电化学模型基于电池内部电化学反应对电池特性进行描述。虽然该模型精度最高,但由于其非常复杂且难以对相关参数进行估计,因而对终端用户来说该模型不可用。等效电路模型通过定义内阻力作为温度的函数,对电池的加热过程进行建模和模拟,分析热变化对电池性能的影响。电池的内阻力利用电化学阻抗谱测量法确定,其它参数值利用时域测量法和欧姆定律来确定。该等效电路模型结构较为复杂,但精度较高,所建立的锂电池模型能够与其它模块化组件共存,联合模拟较大的系统。因此,建立了以等效电路模型为基础的新模型,通过对原模型进行简化,能快速获得准确的锂电池特性分析结果。所建立的新模型是一个将等效电路模型与基于电池荷电状态数学方程相结合的混合模型。对锂电池内部进行建模时,仅考虑电池内阻的影响并将一个并联外加电阻和电容电路与内部电阻串联。选择戴维南等效电路获得瞬态条件下锂电池电阻的精确计算结果。

利用基于电化学模型的高精度锂电池特性分析软件Dualfoil模拟容量为11Ah的商用锂电池,以代替真实试验结果对所建立新模型进行估计和验证,以确认新模型的有效性。

Murat Ceylan et al. 2014 IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics, Istanbul June 01-04, 2014.

编译:李臣